专利名称：一种控制降雨量的模拟装置及其模拟方法
技术领域：
本发明涉及生态系统主要生态过程的主要限制因子变化的控制装置及方法，具体
地说是一种改进了的控制降雨量的模拟装置及方法。
背景技术：
全球变化近年来已经引起各界学者的广泛重视，降雨量变化作为全球变化的主要组成部分，对从荒漠到森林的大部分陆地生态系统，尤其是干旱半干旱区的陆地生态系统都会产生巨大影响。因此通过降雨量控制装置模拟陆地生态系统降雨量的变化，研究陆地生态系统的净初级生产力、土壤C02通量、植被及物种组成，以及土壤养分循环过程等主要生态过程对其的响应，能为预测陆地生态系统对未来全球变化响应趋势提供科学参考。
目前国内外关于降雨量变化方面的研究多采用盆栽模拟的方法，该法适用于研究不同物种在不同施水量下的生理与形态变化，操作简单，费用低廉，在对比研究时又具有一定的准确性，应用广泛，但盆栽的容器容量有限，不能重现被研究物种的原始状态，而且该法只能探讨单个物种对不同施水量的响应，不能应用到群落乃至生态系统尺度。国外也有研究者采用遮雨装置屏蔽自然降雨，然后用灌溉装置施入不同水量模拟不同降雨量，该法可以应用到群落乃至生态系统尺度，但屏蔽自然降雨后要等到降雨结束才能施水，这会改变自然降雨的降雨格局，尤其是降雨时间持续数天的情况下，对降雨格局的改变更加显著，而且人工施水在降雨强度、降雨时间和降雨均匀程度上都跟自然降雨相差很大，很难代表自然降雨特征。目前降雨量变化的模拟研究还有一个普遍缺点，就是多采用地下水作为水源，地下水的养分及矿质含量等水质特征与天然降雨是有差异的，这也导致这些方法的降雨量变化模拟不能真正代表自然降雨特征。国内外出现过很多干旱化模拟的研究，也就是模拟降雨量减少，也出现过人工施水进行的湿润化模拟，也就是模拟降雨量增加，但这些模拟降雨量变化的研究都是单向的，而生态系统降雨量的变化包括减少与增加两个方面，因此国内外对生态系统降雨量的变化模拟方法都是不完善的。不久前出现了一种可调试降雨量控制装置，该装置通过控制一系列等距平行安装的V型遮雨板的数量和间距控制模拟降雨量，解决了以上问题，但由于该装置采用V型遮雨板屏蔽自然降雨，会使控制雨量呈条状进入模拟区，导致模拟降雨不均匀。
发明内容
本发明的目的是提供一种尺寸可调节的，S卩能模拟降雨量减少，又能模拟降雨量增加，还能代表自然降雨特征，而且使模拟降雨更加均匀进入模拟区的改进的控制降雨量的模拟装置及方法，克服了现有有技术中采用的地下水与天然降雨的差异性和模拟降雨不均匀等问题。 为了解决上述问题，本发明采取的方案如下 该控制降雨量的模拟装置，它包括模拟降雨量减少装置和模拟降雨量增加装置，模拟降雨量减少装置通过导水管与储水容器连接，储水容器通过输水装置与模拟降雨量增
3加装置连接；模拟降雨量减少装置包括第一支撑装置、遮雨装置和导水装置，遮雨装置安装在第一支撑装置的顶部，导水装置安装在遮雨装置底端，与导水管连接，遮雨装置为带孔的遮雨板；模拟降雨量增加装置由供水装置、第二支撑装置和降雨发生装置组成，供水装置通过输水装置与储水容器连接，降雨发生装置通过输水装置与供水装置连接，降雨发生装置位于第二支撑装置顶部。供水装置为一提供降雨动力的泵，可以通过选择泵的规格控制模拟降雨的雨强；第二支撑装置为一顶部与地面平行的的支架结构，安装在研究区域四周；降雨发生装置为一系列安装在支架顶部的喷头，通过输水装置和泵将储水容器中的水施入研究区域模拟降雨量增加。 通过遮雨板上孔的大小与数量控制降雨量减少的雨强。
遮雨板选用丙烯酸树脂类材料。 该控制降雨量的模拟方法，它包括模拟降雨量减少的方法和模拟降雨量增加的方法，模拟降雨量减少的方法是利用遮雨板上孔的大小与数量来实现，模拟降雨量增加的方法利用模拟降雨量减少的方法得到的雨水为水源，利用泵的规格控制控制模拟降雨量的增加。 与现有技术相比，本发明具有如下优点 (1)本发明中的支架大小尺寸可随意调节，既可用于单个物种对降雨量变化的响应研究，也可扩大尺寸应用于群落乃至生态系统尺度的研究；既可用于草地等生态系统的研究，也可提升高度用于灌木及森林生态系统的研究； (2)通过控制遮雨板上圆孔的大小和数量屏控制模拟的降雨量，可以精确的控制降雨量变化，避免了人工施水过程中降雨量测定和降雨模拟两项系统误差；同时由于模拟降雨量减少时自然降雨屏蔽量的精确控制，降雨量的增加量也是可以精确控制的；
(3)本发明模拟降雨量增加时采用模拟降雨量减少样地屏蔽的天然降雨作为模拟降雨的水源，消除了地下水作为水源与天然降雨的水质差异； (4)模拟降雨量减少是通过遮雨板屏蔽部分天然降雨来达到的，不用等自然降雨结束后人工施水，完全不改变降雨时间和降雨强度； (5)本发明将降雨量减少模拟与降雨量增加模拟有机的结合了起来，完全的模拟了陆地生态系统的降雨量变化。 (6)本发明通过控制遮雨板上圆孔的大小和数量屏控制模拟的降雨量，可以是进入研究区的将于更加均匀，克服了之前等距平行安装的一系列V型遮雨板模拟降雨呈条带状的弊端。
图1为本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
实施例1 : 如图1所示，本发明的控制降雨量的模拟装置，它包括模拟降雨量减少装置和模拟降雨量增加装置，模拟降雨量减少装置通过导水管4与储水容器5连接，储水容器5通过输水装置6与模拟降雨量增加装置连接。
模拟降雨量减少装置包括第一支撑装置1、遮雨装置2和导水装置3，遮雨装置2安装在第一支撑装置1的顶部，导水装置3安装在遮雨装置2底端，与导水管4连接，遮雨装置2为带孔的遮雨板，通过遮雨板上孔的大小与数量控制降雨量减少的雨强，遮雨板选用透光性好、可塑性大、耐候性强的丙烯酸树脂类材料；模拟降雨量增加装置由供水装置7、第二支撑装置8和降雨发生装置9组成，供水装置7为一提供降雨动力的泵，泵与储水容器5和输水装置6相连，可以通过选择泵的规格控制模拟降雨的雨强；第二支撑装置8为一顶部与地面平行的的支架结构，安装在研究区域四周；输水装置6将泵与降雨发生装置9相连；降雨发生装置9为一系列安装在支架顶部的喷头，通过输水装置6和泵将储水容器中的水施入研究区域模拟降雨量增加。
实施例2: 在2块1. 3mX 1. 3m的水泥池中分别模拟降雨量各减少和增加30%，模拟降雨量减少装置中的钢质支架覆盖面积为1. 4mX 1. 4m，高的一端高0. 9m，低的一端高0. 5m，遮雨板面积为1. 4mX 1. 46m，遮雨板上圆孔直径为2cm， 一个水泥池上用均匀分布有4525个圆孔(圆孔间距6. 7cm)的遮雨板屏蔽自然降雨模拟降雨量减少30% ，另外模拟降雨量增加的水泥池上钢质支架覆盖面积也为1. 4mX 1. 4m，高0. 5m，储水罐直径为lm，高度为0. 5m。根据水泥池附近气象站的降雨资料，2008年9月10日一次降雨16. 003mm，储水罐中屏蔽的水量分别为0. 00878m 故2块水泥池中降雨量减少和增加的实际量分别为自然降雨的28%，达
到了模拟降雨量变化的目的。
实施例3 : 在2块1. 3mX 1. 3m的水泥池中分别模拟降雨量各减少和增加50%，模拟降雨量减少装置中的钢质支架覆盖面积为1. 4mX 1. 4m，高的一端高0. 9m，低的一端高0. 5m，遮雨板面积为1. 4mX 1. 46m，遮雨板上圆孔直径为2cm， 一个水泥池上用均匀分布有3232个圆孔(圆孔间距5. 7cm)的遮雨板屏蔽自然降雨模拟降雨量减少50% ，另外模拟降雨量增加的水泥池上钢质支架覆盖面积也为1. 4mX 1. 4m，高O. 5m，储水罐直径为lm，高度为0. 5m。根据水泥池附近气象站的降雨资料，2008年9月10日一次降雨16. 003mm，两个储水罐中屏蔽的水量分别为0. 01568m 故4块水泥池中降雨量减少和增加的实际量分别为自然降雨的47%，达到了模拟降雨量变化的目的。 本装置尺寸可调节，并且可将若干本装置组合使用，研究尺度从单个物种到群落乃至生态系统，能精确控制降雨量，即能模拟降雨量减少0-100%自然降雨量，又能模拟降雨量增加100% -200%自然降雨量，还能代表自然降雨特征。
权利要求
一种控制降雨量的模拟装置，它包括模拟降雨量减少装置和模拟降雨量增加装置，模拟降雨量减少装置通过导水管(4)与储水容器(5)连接，储水容器(5)通过输水装置(6)与模拟降雨量增加装置连接；其特征在于模拟降雨量减少装置包括第一支撑装置(1)、遮雨装置(2)和导水装置(3)，遮雨装置(2)安装在第一支撑装置的顶部，导水装置(3)安装在遮雨装置(2)底端，与导水管(3)连接，遮雨装置(2)为带孔的遮雨板。
2. 根据权利要求1所述的控制降雨量的模拟装置，其特征在于通过遮雨板上孔的大小与数量控制降雨量减少的雨强。
3. 根据权利要求1所述的控制降雨量的模拟装置，其特征在于遮雨板选用丙烯酸树脂类材料。
4. 一种如权利要求l的控制降雨量的模拟方法，它包括模拟降雨量减少的方法和模拟降雨量增加的方法，其特征在于模拟降雨量减少的方法是利用遮雨板上孔的大小与数量来实现，模拟降雨量增加的方法利用模拟降雨量减少的方法得到的雨水为水源，利用泵的规格控制模拟的降雨量增加。
全文摘要
本发明公开了一种控制降雨量的模拟装置及模拟方法，它包括模拟降雨量减少装置和模拟降雨量增加装置，模拟降雨量减少装置通过导水管(4)与储水容器(5)连接，储水容器(5)通过输水装置(6)与模拟降雨量增加装置连接；其特征在于模拟降雨量减少装置包括第一支撑装置(1)、遮雨装置(2)和导水装置(3)，遮雨装置(2)安装在第一支撑装置的顶部，导水装置(3)安装在遮雨装置(2)底端，与导水管(3)连接，遮雨装置(2)为带孔的遮雨板。本发明提供一种尺寸可调节的，既能模拟降雨量减少，又能模拟降雨量增加，还能代表自然降雨特征，而且使模拟降雨均匀进入模拟区的改进的控制降雨量的模拟装置及方法。
文档编号G09B25/00GK101751815SQ20081022932
公开日2010年6月23日 申请日期2008年12月5日 优先权日2008年12月5日
发明者余新晓, 孙学凯, 张新厚, 范志平, 邓东周, 高俊刚 申请人:中国科学院沈阳应用生态研究所